Le fondamental, l’universel, l’effectif et l’émergent

                Gilles Cohen-Tannoudji
                            LARSIM CEA-Saclay

Résumé : Dans les années soixante-dix, on a utilisé avec succès un même outil théorique, les équations du groupe de renormalisation, dans deux domaines qui jusque là semblaient totalement disjoints, celui de la physique des transitions de phase du second ordre dans laquelle se produisent ce que l’on appelle typiquement des phénomènes émergents et celui de la physique des interactions fondamentales à haute énergie à l’aide de théories quantiques des champs renormalisables. La leçon épistémologique de ce succès est qu’il aide à comprendre la signification du concept d’émergence : ce qui émerge dans deux systèmes partageant les mêmes équations du groupe de renormalisation exhibe une certaine universalité. On dit d’ailleurs de deux tels systèmes qu’ils appartiennent à la même classe d’universalité. La méthodologie des théories effectives qui s’attache, dans chaque système physique, à isoler les paramètres et degrés de liberté pertinents, fournit le lien entre le cadre le plus général de la physique théorique (la théorie quantique des champs, la relativité générale et la statistique quantique) et la modélisation phénoménologique de l’émergence. 

                        The fundamental, the universal, the effective and the emergent

Abstract:  In the Seventies, one used successfully the same theoretical tool, the renormalisation group equations, in two domains that hitherto seemed completely disconnected, that of the physics of second order phase transitions in which occur what one typically calls emergent phenomena and that of the physics of the fundamental interactions in terms of renormalisable quantum field theories.  The epistemological lesson of this success is that it helps to understand the significance of the concept of emergence:  what emerges in two systems sharing the same renormalisation group equations exhibits some universality.  Actually, one says of two such systems that they belong to the same universality class.  The methodology of effective theories which aims, in each physical system, at isolating the relevant parameters and degrees of freedom, provides the link between the most general framework of theoretical physics (the quantum theory of fields, the general theory relativity and quantum statistics) and the phenomenological modeling of emergence.